鉅大LARGE | 點擊量:3863次 | 2018年07月13日
國內外燃料電池發展狀況介紹
目前,由于質子交換膜燃料電池(PEMFC)技術的突破,世界上的發達國家及各主要汽車公司都投入大量人力、物力,進行氫燃料電池的研究。以PEMFC為動力的各種型號的“零排放”汽車已在發達國家商業示范運行。
1)美國
最早的固體聚合物燃料電池(SPFC)系統是在60年代由美國通用電氣公司(GE)為美國特種航天局(NASA)研制的。1969年,GE公司選用美國DuPont公司生產的改進型Nafion膜,研制出350W的生物衛星用SPFC電池堆。自1990年起,通用汽車公司開始研究PEMFC在汽車方面的應用。1995年4月,加拿大巴拉德公司向通用汽車公司提供了價值600萬美元的PEMFC,這些電池被安裝在通用汽車公司生產的無污染汽車上。1998年9月在巴黎汽車展上,通用汽車公司展示了他們的燃料電池汽車。
1994年7月,福特汽車公司從美國能源部獲得1380萬美元的資助,用于開發PEMFC電動車。1997年12月15日,福特公司與加拿大的巴拉德公司和德國的奔馳公司合作制造PEMFC電動車,這三家公司計劃在2004年使PEMFC為動力的客車和轎車在公路上運行。其商業化的目標是達到年產10萬輛的能力。1999年1月,在Detroit汽車展上,福特公司展示了P2000燃料電池車及P2000SUV燃料電池車,后者是一種新概念的運動車。
1994年8月,戴姆勒·克萊斯勒汽車公司從美國能源部獲得1500萬美元的資金,用于開發PEMFC電動車。1998年12月在LosAngeles汽車展上,奔馳—克萊斯勒公司展示了PEMFC吉普車。并計劃在2004年開始將燃料電池車推向市場。戴姆勒.克萊斯勒目前宣布,從2003年起將向歐洲10個主要城市公交公司提供30輛配備燃料電池的城市公交車“Clitato”,同時向歐洲、美國、日本和新加坡供應60輛公路測試用的、以奔馳A級為原型的燃料電池汽車F-Cell。F-Cell的氫燃料成本與燃耗4.2L/100km的柴油車相同。60輛F-Cell將從2003年開始在政府援助的各國公共機構中使用。
1996年12月18日,美國最大的電力公司GPU公司出資3120萬美元購買了加拿大巴拉德公司19.3%的股份。在美國,目前至少有28套天然氣重整的PEMFC發電機組在發電,總裝機容量超過13MW。
在美國,以能源部為首,大力研制和推廣使用燃料電池,從1992年到2001年,僅從美國能源部就撥款七億美元的基金,用于燃料電池的研制和開發,最近美國能源部又宣布,撥款1380萬美元協助美國通用汽車公司,用來研究和發展高分子燃料電池及其在汽車上的應用。美國的通用公司、福特公司和克萊斯勒公司等在美國能源部的大力支持下,全力研究質子交換膜燃料電池汽車,并且相繼推出了各自的實驗車。據初步預測,大約到2004~2006年,燃料電池汽車便可能走向市場。在2000年的悉尼奧運會上,通用汽車公司就推出了用液氫作燃料的“氫動一號”燃料電池汽車作為運動場工作車。由美國環保局與戴姆勒?克萊斯勒公司、美國聯合郵政服務公司聯手研制的首批氫燃料電池汽車近日已投入實地使用檢驗階段,這是燃料電池提供動力的機動車首次在美國全國的道路上實地駕駛運行。這項由美國政府與工業界共同合作實施的研究計劃旨在推動氫能燃料電池汽車盡快投入商業應用。據稱,今年下半年,戴姆勒?克萊斯勒公司生產的燃料電池大客車也將投入使用。2004年,一種由一個或多個燃料電池供電、名為“道奇賽手”的箱式貨車,將作為首輛中型燃料電池商用車在美國投入運營。美國總統布什在2003年的國情報告中,曾呼吁美國向以氫為主要能源的國度邁進。美國政府撥款12億美元,支持開發高效、經濟的氫燃料電池。
2)加拿大
在研究和發展PEMFC技術方面,目前處于領先地位的巴拉德公司,完全是靠著加拿大政府的資助而發展起來的,在這一領域仍居于世界最高水平。1993年巴拉德公司就已經制造出了世界上第一輛以PEMFC為動力的城市公共汽車,其功率為125馬力,載客20人。該車賣給了美國洛杉磯機場,目前仍在運行之中。1995年2月,由加拿大政府同美國加州南海岸空氣質量管理公署等單位共同投資440萬美元開發的巴拉德公司第二輛PEMFC汽車交付使用,其功率為275馬力,載客75人。1996年2月,巴拉德公司從美國能源部得到810萬美元的基金,與美國華盛頓喬治城合作,共同開發135馬力的,以甲醇為基礎燃料,以PEMFC為動力的公共電動車。1996年3月,卑詩省政府和巴拉德公司簽訂了一項860萬美元的合同。巴拉德公司將向卑詩省政府提供三輛以PEMFC為動力的275馬力的公共汽車。
1990年12月,巴拉德公司為加拿大特種部設計和制造了一臺4000W的甲醇—空氣PEMFC輕便型發電機。
1994年6月,加拿大特種部撥款270萬美元給巴拉德公司,用于制造一艘以40kW的PEMFC為動力的特種,于1996年底完工。1997年—2001年還將再撥款2300萬美元,建造一艘300kW的PEMFC特種。
3)德國
1993年3月,奔馳公司投資3400萬美元研制PEMFC汽車。1995年3月,歐洲的第一輛50kWPEMFC的奔馳面包車已在進行道路運行測試。該車時速可達110公里,補充一次燃料可行駛250公里,車里可乘坐6人而不顯擁擠。1999年3月奔馳公司展示了Necar-4型PEMFC電動車,它用液氫作燃料,一次充氫行駛里程可達450公里。目前,奔馳公司已開發Necar-4型小轎車和NEBUS大公共汽車。采用甲醇重整制氫的NECAR5即將面世,。
2000年4月7日奔馳公司網點新聞報道,該公司將在兩三年內生產30輛PEMFC城市公共汽車。預計2002年將出售第一輛PEMFC公共汽車。價格為120萬美元(125萬歐元)。其中包括兩年的維修費用。
寶馬汽車公司最近推出了以天然氣為基礎燃料的燃料電池汽車,駕駛這輛車可以順利的超車,其最高時速可達177公里。
1994年,德國HDW造船公司投資680萬美元購買加拿大巴拉德研制的PEMFC,將其裝在特種上,定型為212級特種。隨后,德國海軍就訂購了四艘212級特種。據說,核特種可在水下潛行幾周而不被發現。可以說,燃料電池特種是核特種以外常規特種的最佳侯選。
4)日本
1981至1990年期間,日本政府就設立了一個“月光工程”。目前,一個新的燃料電池工程—“新陽光工程”正在進行中。
1996年10月,豐田汽車公司宣布,他們已經開發成功新型PEMFC汽車。該車功率為20kW,最高時速大于100公里/小時,充氫一次行駛250公里。目前,該公司已生產出PEMFC的吉普車和小轎車。
從1980年起,日本就開始推廣使用燃料電池機組發電。目前,世界上最大的一臺燃料電池發電機就是由日本的東芝公司于1991年11月制造的。其裝機容量已達到11MW。并打算在2010年利用燃料電池生產220萬kWh的電能。
日本汽車保有量占全球第二位,數量為7300萬輛,由于人口密集,國土狹小,石油幾乎100%依靠進口,故除實施嚴格的汽車排放標準外,還十分注意代用燃料汽車的發展,特別是開發混合動力電動汽車已處于全球領先位置。在日本政府通商產業省的資助和各大汽車公司的努力下,日本制定雄心勃勃的研發、展示和推廣燃料電池汽車的計劃——日本氫能和燃料電池展示計劃。參加這個計劃的主要單位有豐田汽車公司、本田汽車公司等14家,從2001-2002年開始已有5個汽車公司開發燃料電池汽車進行路上實車試運行,并已建立了幾個加氫站。日本經濟產業省提出的發展目標是,在2010年前要把汽車用燃料電池的價格降低到普通汽油發動機的水平,并且要首先從政府機關開始普及燃料電池車。
5)我國
我國是世界上從事燃料電池研究較早的國家之一,早在50年代出于航天事業的需要,一些科研單位即開始了這方面的研究。我國在“七五”、“八五”、“九五”期間都安排了相應的PEM燃料電池攻關項目,取得了一定的進展,并且根據《新能源和可再生能源發展綱要》,燃料電池技術被列入“新能源和可再生能源發展優先項目”之中。2001年,國家科技部更是將“燃料電池汽車”的研制開發工作列入了“十五”863項目,并加大了投入的力度,目前已研制出燃料電池客車用50千瓦燃料電池發動機系統和燃料電池汽車的功能樣車。
2003年3月,“中國燃料電池公共汽車商業化”示范項目正式啟動,這項總投入為3236萬美元的項目,將采取全球招標的方式,購置12輛燃料電池公共汽車,在北京和上海兩地進行為期五年、總里程160萬公里的示范運行。屆時,作為“綠色汽車”,運行趨于成熟的“電池大巴”將有望為2008年北京奧運會提供服務。